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發(fā)布日期：2022-09-18 11:49:02 瀏覽：

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科技日?qǐng)?bào)記者馬愛平

洗碗機(jī)曾是舶來品，遭遇了較長(zhǎng)時(shí)間的水土不服。但根據(jù)奧維云網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2021年全年洗碗機(jī)市場(chǎng)零售額為99.6億元，同比增長(zhǎng)14.4%。在這個(gè)過程中，中國(guó)企業(yè)自強(qiáng)自立，攻克技術(shù)難題，推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化，貢獻(xiàn)了“中國(guó)方案”。

攻克“蒸蛋碗”清洗難題

洗碗機(jī)雖然是從西方傳到中國(guó)，但是由于東西方飲食文化的區(qū)別，沿用西方的技術(shù)路線，并不能很好地清洗干凈中式餐具。

“為了能夠達(dá)到更好的清洗效果，中國(guó)人要走自主研發(fā)的道路，打造出更好的設(shè)計(jì)方案。”中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)室主任郭亮博士表示，在大部分洗碗機(jī)品牌還處在純水洗階段時(shí)，中國(guó)企業(yè)率先對(duì)洗碗機(jī)核心清洗技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以高能氣泡洗技術(shù)打破洗碗機(jī)行業(yè)的清洗機(jī)理，引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入氣泡洗的時(shí)代。

方太研發(fā)工程師鄭峰舉例，比如重慶牛油火鍋里的重油污，牛油的熔點(diǎn)較高，容易凝固，需要較高的清洗溫度和力度配合洗滌劑才能清洗干凈。

而對(duì)于蒸雞蛋羹來說，一般蒸的溫度在90℃以上，遠(yuǎn)超過了雞蛋的凝固點(diǎn)，在該溫度下，雞蛋白和蛋清凝固變性，粘性增加，與餐具表面形成了很強(qiáng)的附著力，特別是蒸蛋與碗交界的一圈，由于相對(duì)而言溫度較高、高溫時(shí)間長(zhǎng)、水分較少，就更難清洗了。

“當(dāng)前，方太洗碗機(jī)的清潔指數(shù)已達(dá)到1.21，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的1.12。為了進(jìn)一步突破更加全面和極致的‘中式重油污’清洗場(chǎng)景，我們聯(lián)合了中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所持續(xù)對(duì)洗碗技術(shù)進(jìn)行迭代優(yōu)化。”鄭峰表示。

研發(fā)新一代洗碗技術(shù)“高能氣泡洗”

“我們發(fā)現(xiàn)潛艇清洗技術(shù)能將附著在潛艇表面的極難處理的海洋生物（例如藤壺）剝離清洗，可想而知其清洗能力是非常夸張的，著眼于此，我們對(duì)其進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)它的核心本質(zhì)是水+氣的混動(dòng)清洗。”鄭峰介紹說。

研發(fā)人員從中獲得靈感，通過直驅(qū)系統(tǒng)為水流定量補(bǔ)氣，形成局部低于0.15KPa的負(fù)壓，配合間隙30m/s的高速水流，形成空化射流，速度較普通水流高出20%。除此之外，水流中的高能氣泡炸裂，形成沖擊波式擴(kuò)散，對(duì)碗盤展開2.7倍于純水的沖擊覆蓋。數(shù)千億計(jì)的剛性空泡爆裂，帶來強(qiáng)大的微射流沖擊力，最高時(shí)速可達(dá)180m/s，堪比普通手槍子彈出膛的初始速度。

“這項(xiàng)技術(shù)屬于首創(chuàng)，我們創(chuàng)造性的將水+氣混動(dòng)清洗的模式運(yùn)用到了洗碗機(jī)領(lǐng)域，創(chuàng)造出了特有的高能氣泡洗清洗技術(shù)，極大地增強(qiáng)了洗碗機(jī)的清洗能力。”鄭峰說。

水槽洗碗機(jī)最初是使用超聲波對(duì)果蔬進(jìn)行清洗，這是一種用水浸沒被清洗物的清洗方式，假如用于洗碗碟的話，就非常浪費(fèi)水。于是，研發(fā)人員思考如何在噴淋的水中也有這種清洗效果，通過跨領(lǐng)域清洗技術(shù)的探究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化，創(chuàng)造性地把水與氣相結(jié)合形成了高能氣泡洗技術(shù)，用于碗碟和果蔬的清洗。

從火箭發(fā)射器結(jié)構(gòu)中獲得靈感

3月16日，方太集團(tuán)與中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所聯(lián)合發(fā)布新一代洗碗機(jī)技術(shù)高能氣泡洗暨《氣液混合非定常流管道多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與模擬》課題成果，首次將航天工程思想和數(shù)字孿生技術(shù)，應(yīng)用于洗碗機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)及水流系統(tǒng)中。

航天領(lǐng)域是中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所多年來科研的重點(diǎn)方向，在研發(fā)過程中，課題帶頭人郭亮關(guān)注到目前火箭全都在應(yīng)用的拉瓦爾噴管，與洗碗機(jī)噴淋臂結(jié)構(gòu)非常相似。

“我們?cè)诤教祛I(lǐng)域經(jīng)常打交道的是氣體，洗碗機(jī)里面是液體，兩者在力學(xué)中統(tǒng)稱為‘流體’。所以，我們就想從航天里面找靈感，看看能不能通過航天中已有的技術(shù)，嫁接到洗碗機(jī)中。”郭亮解釋說，“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)如果放到液體中，剛好能夠起到一個(gè)促進(jìn)空化泡產(chǎn)生的效果，經(jīng)過反復(fù)的計(jì)算和模擬，我們給出了一個(gè)具體的設(shè)計(jì)方案，通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，空化效果提升了一倍以上。”

洗碗機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，既要考慮水流的壓力，也要考慮與空氣的混合比例，還要考慮在多個(gè)噴嘴（17個(gè)）的情況下，相互影響的效果。如果一點(diǎn)一點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)，打樣，測(cè)效果，工作量太大，而且無法得到“最優(yōu)解”。

面對(duì)洗碗機(jī)內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，天舟空間站所運(yùn)用的數(shù)字孿生技術(shù)，也被用于仿真模擬洗碗機(jī)噴嘴的流道設(shè)計(jì)和布局，計(jì)算出“水流壓力+水汽混合+17個(gè)噴嘴流道角度”的最佳匹配公式，一舉攻克洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)升級(jí)難題，實(shí)現(xiàn)最佳清洗效果。　

堅(jiān)持自主創(chuàng)新書寫“中國(guó)方案”

2021年9月，方太集團(tuán)與中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所達(dá)成深度合作意向。中科院力學(xué)研究所應(yīng)用前沿科學(xué)技術(shù)，與方太洗碗機(jī)產(chǎn)品線進(jìn)行聯(lián)合課題研究，針對(duì)業(yè)已引領(lǐng)洗碗機(jī)技術(shù)潮流的高能氣泡洗技術(shù)，做進(jìn)一步的提升。

在合作中，郭亮感受最深的是，想用前沿科技的理論和先進(jìn)的算法來指導(dǎo)工程實(shí)踐，尤其是產(chǎn)品的優(yōu)化，是相當(dāng)有難度的一件事。在做科研的過程中，只需要考慮最理想的實(shí)現(xiàn)方式即可，科研人的優(yōu)勢(shì)是超強(qiáng)的計(jì)算能力和深厚的理論基礎(chǔ)；而企業(yè)工程師團(tuán)隊(duì)更多的是從產(chǎn)品實(shí)際出發(fā)來考慮問題，同時(shí)關(guān)注尺寸、功率、成本等約束條件，他們的優(yōu)勢(shì)在于多年豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

“在我們雙方人員合作初期，看問題的角度完全不同，思考問題的方法也不一樣。但是，經(jīng)過了一段時(shí)間的磨合，我們找到了相互協(xié)作的平衡點(diǎn)，能夠讓我們把自己最擅長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)賦能到實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)中，給出行之有效的解決問題方法，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的迭代和升級(jí)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。這對(duì)于我本人和團(tuán)隊(duì)來說，都是一次難得的理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。”郭亮深有感觸地說。

“將論文寫到祖國(guó)大地上。”郭亮希望今后有機(jī)會(huì)參與到更多民用產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)中去。

（受訪者供圖）

編輯：王宇

審核：岳靚

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